DE102012021485A1

DE102012021485A1 - Einrichtung zur Verbindung von Rohrenden

Info

Publication number: DE102012021485A1
Application number: DE201210021485
Authority: DE
Inventors: Kai Traub
Original assignee: Gennicoo GmbH
Current assignee: Gennicoo GmbH
Priority date: 2012-11-05
Filing date: 2012-11-05
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2032-11-06
Also published as: DE102012021485B4

Abstract

Einrichtung zur Verbindung von einander gegenüber liegenden Rohrenden, insbesondere von Rohrenden einer Abgasanlage, zumindest beinhaltend eine den miteinander zu verbindenden Rohrenden radial gegenüber liegende und die Rohrenden übergreifende, insbesondere in Längsrichtung geschlitzte, Hülse, die von einem mit einem Stoß versehenen Spannband dergestalt umschlossen ist, dass einander gegenüber liegende Stoßendbereiche des Spannbandes zur Aufnahme von klammerartig ausgebildeten Bauteilen sowie zugehörigen Verbindungselementen vorgesehen sind, wobei diejenigen Umfangsabschnitte des Spannbandes, die eine Umfangsspannung auf die Hülse, respektive die Rohrenden, übertragen, von ihrer Wandstärke her dicker als die verbleibenden Bereiche des Spannbandes ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verbindung von einander gegenüber liegenden Rohrenden, insbesondere von Rohrenden einer Abgasanlage gemäß gattungsbildendem Teil des ersten Patentanspruchs.
Die DE 10 2010 037 318 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Verbindung zweier Abgasrohre für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einer rohrförmigen Innenschale mit einem vorzugsweise labyrinthartig ausgeformten Längsschlitz, einer die Innenschale umgebenden, längs einseitig geschlitzten Außenschale, wobei der Längsschlitz der Außenschale gegenüber dem Längsschlitz der Innenschale in Umfangsrichtung versetzt angeordnet ist. Die den Längsschlitz der Außenschale begrenzenden Randkanten weisen nach außen von den Innenschale weggerichtet abragende Aufnahmelaschen auf, wobei zangenartige Druckklammern vorgesehen sind, deren Zangenschenkel mittels Spannmitteln gegeneinander anziehbar sind, und wobei die freien Enden der Zangenschenkel an den Aufnahmelaschen angreifen und durch die Spannmittel die Aufnahmelaschen aufeinander zu bewegbar sind.
Die dieser Druckschrift zugrunde liegende Aufgabe war darin begründet, unter Berücksichtigung einer Materialeinsparung die Klemmkraft und somit das Verdrehmoment der miteinander zu verbindenden Rohre zu erhöhen, wobei die Spannkraft der Spannschrauben besser umgesetzt werden soll.
Im Hinblick auf ständig seitens der Automobilindustrie geforderte Gewichtsreduzierung von Bauteilen kommt dieses Bauteil an seine technischen Grenzen. Dies ist darin begründet, dass die Wandstärke der Außenschale nicht unbegrenzt reduziert werden kann, wobei eine jede Reduzierung der Wandstärke mit einem Absinken des übertragbaren Drehmoments einhergeht.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, die aus der DE 10 2010 037 318 A1 vorbekannte Einrichtung zur Verbindung von einander gegenüber liegenden Rohrenden, insbesondere von Rohrenden einer Abgasanlage, dahingehend weiter zu bilden, dass unter Beibehaltung des Materialeinsparungskonzepts dennoch zumindest eine Beibehaltung des geforderten Drehmoments für die miteinander zu verbindenden Rohrenden, insbesondere einer Abgasanlage, erreicht werden kann.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass diejenigen Umfangsabschnitte des Spannbandes, die eine Umfangsspannung auf die Hülse, respektive die Rohrenden, übertragen, von ihrer Wandstärke her dicker als die verbleibenden Bereiche des Spannbandes ausgebildet sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, ist das Spannband als Blechstreifen vorgebbarer Grundwandstärke ausgebildet, wobei das Spannband im abgewickelten Zustand zwei axial äußere Umfangsabschnitte mit dickerer Wandstärke sowie einen dazwischen angeordneten Bereich geringerer Wandstärke aufweist.
Diejenigen eine Umfangsspannung erzeugenden Abschnitte des Blechstreifens können technisch unterschiedlich erzeugt werden:
Zum einen besteht die Möglichkeit, den Bereich zwischen den axial äußeren Spannbereichen durch Walzen materialmäßig zu reduzieren.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Umfangsabschnitte dickerer Wandstärke, beispielsweise durch ein oder mehrfaches Falzen der äußeren Randbereiche des Ausgangsmaterials zu verstärken.
Vorteilhafterweise sind die Umfangsabschnitte, die eine Umfangsspannung übertragen, durch eine mindestens dreilagige Falzung erzeugt. Hierbei ist zwischen einer inneren und einer äußeren Falzungslage zumindest eine weitere Falzlage vorgesehen, die folgende Vorteile mit sich bringt:
In diese zumindest eine Falzlage können vor dem Falzvorgang Ausnehmungen oder Vertiefungen eingebracht werden, die im Anschluss an dem Falzvorgang Hohlräume oder Abstände zwischen den Falzlagen bilden.
Der Erfindungsgegenstand wird bevorzugt zur Verbindung von Abgasleitungen eingesetzt, wobei hier relativ hohe Temperaturen im Abgasstrang gegeben sind. Die den Rohrenden zugewandte innere Falzungslage ist hierbei einer höheren Temperatur ausgesetzt als die weiteren Falzlagen, respektive die der Umgebungsluft ausgesetzte äußere Falzungslage. Bedingt durch die Hohlräume, welche wie eine Isolationsschicht zwischen innerer und äußerer Lage wirken, ist nutzungsbedingt die Temperatur der äußeren Lage niedriger, als die Temperatur der Innenschale. Da die Innenschale im direkten Kontakt mit dem heißen Abgasrohr steht, erhöht sich bei steigender Temperatur der Abgasrohre zwangsläufig die Spannung, welche die äußere Lage aufgrund der weniger starken Temperaturausdehnung mit sich bringt.
Von besonderem Vorteil kann sein, dass das Spannband aus einem nicht rostenden Material, beispielsweise Edelstahl, besteht.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, preiswerte Stahlbänder, jedoch in verzinkter Form, als Spannbänder einzusetzen.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
1 Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Verbinden von Rohren;
2 Querschnitt durch 1;
3 und 4 Prinzipskizzen des Erfindungsgegenstandes.
1 zeigt als Prinzipskizze die erfindungsgemäße Einrichtung 1 zum Verbinden von einander gegenüber liegenden Rohrenden 2, 3, beispielsweise einer nicht weiter dargestellten Fahrzeugabgasanlage. Die Einrichtung 1 beinhaltet eine die Rohrenden 2, 3 übergreifende zylindrisch ausgebildete Hülse 4 sowie ein aus einem Blechstreifen vorgebbarer Wandstärke gebildetes Spannband 5. Ebenfalls nur angedeutet sind klammerartig ausgebildete Bauteile 6, die mit einer Ausnehmung 7 zur Aufnahme nicht weiter dargestellter Verbindungselemente versehen sind.
2 zeigt einen Querschnitt durch 1. Erkennbar sind folgende Bauteile: das Rohrende 2, die Hülse 4, die in diesem Beispiel mit einem Längsschlitz 8 versehen ist sowie das Spannband 5 und ein klammerartig ausgebildetes Bauteil 6. Das aus einem Blechstreifen, beispielsweise aus Edelmetall, gebildete Spannband 5, ist unter Bildung eines Stoßes 9 mit radial nach außen abgebogenen Stoßenden 10, 11 versehen, die in ihren Endbereichen Ansätze 12, 13 bilden. Die klammerartig ausgebildeten Elemente 6 hintergreifen die Ansätze 12, 13. Über die schraubenartig ausgebildeten Verbindungselemente 14, 15 werden die klammerartig ausgebildeten Elemente 6 zusammen gezogen und bewirken somit eine Reduzierung des Spaltes 9, respektive des Schlitzes 8 der Hülse 4, so dass eine definierte Umfangsspannung zunächst auf die Hülse 4 und dann auf die Rohrenden 2/3 der hier nicht weiter erkennbaren miteinander zu verbindenden Rohre aufgebracht werden kann.
Diese Bauform entspricht im Wesentlichen dem Stand der Technik gemäß DE 10 2010 037 318 A1 .
Ständige Forderungen zur Reduzierung von Gewichten, insbesondere im Fahrzeugbau, zwingen die Hersteller derartiger Verbindungsmittel entweder andersartige leichtere Materialien auszuwählen, oder aber die im Einsatz befindlichen Werkstoffe materialmäßig zu reduzieren. Hier sind jedoch technische Grenzen gesetzt, um die geforderten Verdrehfestigkeiten der insbesondere als Abgasleitungen ausgebildeten Rohrenden sicher zu stellen.
Die 3 und 4 zeigen Möglichkeiten auf, wie das im Stand der Technik beschriebene Verbindungssystem so optimiert werden kann, dass einerseits der geforderten Gewichtsreduzierung und andererseits den notwendigen Verdrehfestigkeiten entsprochen werden kann.
3 zeigt folgende Bauteile: die Hülse 4 sowie das Spannband 5. Das als Blechstreifen ausgebildete Spannband 5 beinhaltet zwei äußere Umfangsabschnitte 16, 17, die zur Aufnahme der klammerartig ausgebildeten (hier nicht dargestellten) Bauteile 6 gemäß 1 und 2 dienen. Das Spannband 5 hat eine Ausgangsmaterialdicke a. Diejenigen Bereiche 18, die nicht der Spannungsübertragung vom Spannband 5 auf die Hülse 4, respektive die hier nicht erkennbaren Rohrenden dienen, sind beispielsweise durch Walzen bis auf eine Materialstärke b reduziert.
4 zeigt eine Alternative zu 3. Erkennbar sind auch hier die Hülse 4 sowie das Spannband 5. Das Spannband 5 hat eine vorgebbare Materialdicke c. Die axial außen liegenden Abschnitte 19, 20 des analog zu 3 als Blechstreifen ausgebildeten Spannbandes 5 sind in diesem Beispiel zweimal umgefalzt und bilden somit gegenüber dem Ursprungszustand c verdickte Spannbereiche d, die den gleichen Effekt, wie in 3 beschrieben herbeiführen.
In 4 ist erkennbar, dass die Abschnitte 19, 20 mehrfach umgefalzt werden. Erkennbar ist eine innere Falzungslage 21, eine äußere Falzungslage 22 sowie eine dazwischen angeordnete Falzlage 23. Nicht dargestellt, jedoch vom Schutzumfang mit einbezogen, ist, dass vor dem Falzen der Abschnitte 19, 20 in diejenigen die spätere Falzlage 23 bildenden Bereiche des Ausgangsmaterials Ausnehmungen, Vertiefungen oder dergleichen Profile eingearbeitet werden. Die Falzungslage 21 ist dem nicht dargestellten Rohrende zugewandt. Bei Verwendung als Spannband in einem Abgasstrang ist die Falzungslage 21 höheren Temperaturen ausgesetzt, als die sich radial nach außen anschließenden Lagen 23, 22. Innerhalb der Lagen 21–23 kann somit durch die Profile ein besserer Wärmeaustausch realisiert werden, der zu einer Erhöhung der Verdrehmomente zwischen dem Rohrende und der Verbindungseinrichtung 1 beiträgt.
Bezugszeichenliste

1: Einrichtung
2: Rohrende
3: Rohrende
4: Hülse
5: Spannband
6: klammerartig ausgebildetes Bauteil
7: Ausnehmung
8: Längsschlitz
9: Stoß
10: Stoßende
11: Stoßende
12: Ansatz
13: Ansatz
14: Verbindungselement
15: Verbindungselement
16: Umfangsabschnitt
17: Umfangsabschnitt
18: Bereich
19: Abschnitt
20: Bereich
21: Falzungslage
22: Falzlage
23: Falzungslage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010037318 A1 [0002, 0005, 0021]

Claims

Einrichtung zur Verbindung von einander gegenüber liegenden Rohrenden (2, 3), insbesondere von Rohrenden (2, 3) einer Abgasanlage, zumindest beinhaltend eine den miteinander zu verbindenden Rohrenden radial gegenüber liegende und die Rohrenden (2, 3) übergreifende, insbesondere in Längsrichtung geschlitzte, Hülse (4), die von einem mit einem Stoß (9) versehenen Spannband (5) dergestalt umschlossen ist, dass einander gegenüber liegende Stoßendbereiche (10, 11) des Spannbandes (5) zur Aufnahme von klammerartig ausgebildeten Bauteilen (6) sowie zugehörigen Verbindungselementen (14, 15) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Umfangsabschnitte des Spannbandes (5), die eine Umfangsspannung auf die Hülse (4), respektive die Rohrenden (2, 3), übertragen, von ihrer Wandstärke (a, d) her dicker als die verbleibenden Bereiche (18) des Spannbandes (5) ausgebildet sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannband (5) als Blechstreifen ausgebildet ist, der im abgewickelten Zustand zwei axial äußere Umfangsabschnitte (16, 17, 18, 19, 20) mit dickerer Wandstärke (a, d) sowie einen dazwischen angeordneten Bereich (18) geringerer Wandstärke (b, c) aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (18) geringerer Wandstärke (b) durch Walzen erzeugt ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsabschnitte (19, 20) dickerer Wandstärke (d) durch ein- oder mehrfaches Falzen des Ausgangsmaterials (c) erzeugt sind.
Einrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsabschnitte (19, 20) durch eine mindestens dreilagige Falzung erzeugt sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zwischen der inneren und der äußeren Falzungslage vorgesehene Falzlage mit Profilierungen versehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Umfalzen der Umfangsabschnitte (19, 20) Ausnehmungen oder Vertiefungen in diejenige, die Falzlage bildenden Abschnitte eingebracht werden.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Spannband (5) aus einem nicht rostenden Metall besteht.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannband (5) aus einem verzinkten Stahlband besteht.